Modul 1 Radiasi Elektromagnetik dan Interaksinya dengan Materi A. Komp Kompet eten ensi si Dasa Dasarr Kompetensi dasar yang harus dicapai mahasiswa dalam modul ini adalah menjelaskan teori dasar radiasi elektromagnetik (REM) dan sifat interaksinya dengan dengan materi materi.. Adapu Adapun n indika indikator torny nyaa adalah adalah menjela menjelaska skan n teori teori dasar dasar radiasi radiasi elektromagn elektromagnetik etik dan menggunak menggunakanny annyaa sebagai sebagai teori dasar dalam memahami prinsip kerja peralatan instrumentasi kimia. B. Mater aterii Pok Pokok ok Materi Materi pokok pokok yang yang harus harus dipelaj dipelajari ari lebih lebih mendala mendalam m untuk untuk memban membantu tu memperoleh kemampuankemampuan tersebut adalah! ". #ifa #ifatt dua duali lism smee REM REM $. %esara aran REM &. #pek #pektr trum um REM '. nte nterak raksi si REM REM deng dengan an mate materi ri C. Uraian Uraian Mater Materii Pokok Pokok Radi Radiasi asi elekt elektro roma magn gneti etik k adala adalah h bent bentuk uk ener energi gi yang ang peri perilak lakun uny ya dijelaskan oleh sifat gelombang dan partikel. ahaya memiliki kesamaan sifat dengan dengan radiasi radiasi elektr elektroma omagne gnetik tik yaitu yaitu mengen mengenai ai sifat sifat penjala penjalaran ranny nya. a. Radiasi Radiasi elektromagnetik terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lurus dalam ruang dengan kecepatan konstan. nteraksi gelombang elektromagnetik terjadi antara medan listrik gelombang elektromagnetik dengan gerakan elektronik dari materi. Siat Dualisme dan Besaran REM Radiasi elektromagnetik memiliki sifat sebagai gelombang dan partikel. #ifat gelombang REM adalah! *apat merambat dalam ruang hampa. Merupakan gelombang trans+ersal, sehingga dapat mengalami polarisasi. *apat mengalami mengalami refleksi refleksi (dipantulka (dipantulkan), n), refraksi (dibiaskan), (dibiaskan), interferensi interferensi
(dipadukan), dan difraksi (dilenturkan). -idak dibelokkan dalam medan listrik maupun medan magnet #edangkan sifat partikel REM adalah! Mempunyai energi radiasi. Energ Energii radiasi radiasi elektr elektroma omagne gnetik tik meramb merambat at dalam dalam gelom gelomban bang g dengan dengan beberapa karakter yang bisa diukur, yaitu! panjang gelombang ( λ), frekuensi (ѵ), amplitu amplitudo do (A), dan bilang bilangan an gelomba gelombang ng ( ).
1
Energi radiasi elektromagnetik dipancarkan dalam bentuk kuanta (atau foton), dimana energi satu foton hanya akan bergantung pada frekuensi.
#ifat partikel dari radiasi elektromagnetik tersebut ditunjukkan dengan efek fotolistrik.
dimana! E energi foton (/) h tetapan 0lanck (1,1$1 2 "3 $& /.s) ѵ frekuensi radiasi elektromagnetik c kecepatan cahaya (& 2 "34 m.s") λ
panjang gelombang (m)
Spektrum REM Energi elektromagnetik dipancarkan atau dilepaskan pada le+el yang berbedabeda. #emakin tinggi le+el energi dalam suatu sumber energi, semakin rendah panjang gelombang dari energi yang dihasilkan, dan semakin tinggi frekuensinya. 0erbedaan karakteristik energi gelombang ini digunakan untuk mengelompokkan energi elektromagnetik, seperti gambar di bawah ini!
#pektrum radiasi elektromagnetik juga diperlihatkan pada gambar berikut!
2
Interaksi REM dengan materi nteraksi radiasi elektromagnetik dengan materi lebih mudah dijelaskan dengan memperlakukan cahaya sebagai partikel (foton). ara interaksi radiasi elektromagnetik dengan suatu sampel tergantung pada sifat materi yaitu! •
absorbsi dan transisi (absorption and transition) • pemendaran dan emisi (luminenscence and emission) • pemantulan dan penghamburan (reflection and scattering ) • pembiasan dan dispersi (refraction and dispersion) #ecara kuantitatif, atenuasi dari radiasi elektromagnetik saat melewati sampel dijelaskan oleh transmitansi dan absorbansi. -ransmitansi (-) didefinisikan sebagai rasio dari radisi elektromagnetik yang keluar dari sumber (03) dan dari sampel (0 -), sehingga diperoleh hubungan! . -ransmitansi biasa dinyatakan dalam bentuk persen transmitansi (5-). #edangkan absorbansi (A) merupakan logaritma dari "6- yaitu!
Absorbansi adalah unit yang lebih umum menyatakan atenuasi radiasi elektromagnetik pada sampel karena merupakan fungsi linier dari konsentrasi sampel tersebut. 7ubungan antara absorbansi dengan konsentrasi ditunjukkan oleh hukum 8ambert%eer! A ε.b. dimana A absorbansi " " ε konstanta proporsional 6absorpti+itas molar (8mol cm ) b ketebalan (cm) konsentrasi larutan (mol8") 0ersamaan tersebut menunjukkan bahwa absorbansi berbanding lurus dengan ketebalan dan konsentrasi. D. Rangkuman Radiasi elektromagnetik terdiri dari medan listrik dan medan magnet yang berosilasi dan merambat lurus dalam ruang dengan kecepatan konstan. 9leh karenanya radiasi elektromagnetik memiliki sifat sebagai gelombang dan sebagai partikel. #pektrum radiasi elektromagnetik dikelompokkan berdasarkan perbedaan karakteristik energi gelombang menjadi daerah spektra sinar gamma, sinar :, ;<, sinar tampak, nfra merah, microwa+e, dan radio. nteraksi gelombang elektromagnetik terjadi antara medan listrik gelombang elektromagnetik dengan gerakan elektronik dari materi. ara interaksi radiasi elektromagnetik dengan suatu sampel tergantung pada sifat materi. #ecara kuantitatif, interaksi radiasi elektromagnetik dengan materi dijelaskan oleh transmitansi dan absorbansi. #edangkan hukum 8ambert%eer menunjukkan hubungan absorbansi dengan konsentrasi sampel. E. !ati"an#$ugas 3
Kerjakan latihan berikut untuk memperdalam pemahaman Anda mengenai materi radiasi elektromagnetik dan interaksinya dengan materi. ". In 1817, Josef Fraunhofer (1787-1826) studied the spectrum of solar radiation, obsering a continuous spectrum !ith numerous dar" lines# Fraunhofer labeled the most prominent of the dar" lines !ith letters# In 18$%, &usta 'irchhoff (182-1887) sho!ed that the *+ line in the solar spectrum !as due to the absorption of solar radiation b sodium atoms# he !aelength of the sodium * line is $8% nm# .hat are the fre/uenc and the !aenumber for this line0 $. .hat is the energ per photon of the sodium * line ( λ $8% nm)0 &. a. Apa artinya "335 - dan 35 -= b. sample has a percent transmittance of $3#34# .hat is its absorbance0 '. #uatu larutan yang diukur dengan spectronic $3 menghasilkan data persen transmitansi berikut ini. 7itung absorbansi dari larutan tersebut.
>.
%$ A "3 &3 >3 ?3 /ika absorbti+itas molar suatu kompleks berwarna pada $'3 nm adalah &,$3 2 "3 & , hitung absorbansi suatu larutan dengan konsenrasi >,3 2 "3 > M. %ila lebar selnya >3 nm dan diukur pada $'3 nm.
5etunu" Ja!aban atihan ". he fre/uenc and !aenumber of the sodium * line are9
$.
he energ of the sodium * line is9
&.
a. "335 - artinya radiasi diteruskan "335, dan 35 - artinya radiasi diserap "335. b. !ith a percent transmittance of $3#34, the transmittance of the sample is 3#$33# :ubstituing into e/uation - log - log (3#$33) 3#;31
'.
A log 4
%$ "3 &3 >3 ?3
>.
$ 3," 3,& 3,> 3,?
A " 3,>$& 3,&3" 3,">>
A ε #b#< A (&,$3 2 "3 & )(>)(> 2 "3>) A 3,433
&. $es Mandiri ". @aris merah dari spektrum gas hidrogen mempunyai panjang gelombang 1>1 nm. 7itunglah frekuensi dan bilangan gelombangnya. $. %erapakah energi radiasi dari foton sinar merah dengan panjang gelombang 133 nm= &. ;bahlah data absorbansi berikut ke dalam persen transmitansi A %$ 3,$"$ ",3$> 3,3"1 3,>' 3,41? ",?&$ '. #uatu senyawa mempunyai absorbti+itas molar ",'" 2 "3& 8cm"mol". %erapa konsentrasi yang diperlukan untuk menghasilkan larutan yang mempunyai transmitansi 4,'$5 di dalam sel $,>3 cm= >. 7#2$ = 13 -$ > solution of potassium permanganate has a transmitance of #14 !hen measured in a 2#13 cm cell at a !aelength of $2$ nm#
'!(SARIUM DA&$A PUS$AKA 7ar+ey *. $333. >odern naitical
5
